Απεικονιστικές - Διαγνωστικές Μέθοδοι Επιβλέπων καθηγητής: Σ. Δεδούσης Helical or Spiral CT Απεικονιστικές - Διαγνωστικές Μέθοδοι Επιβλέπων καθηγητής: Σ. Δεδούσης Στράτος Καμπερίδης Μάιος 2005

Η υπολογιστική τομογραφία (CT) Στις αρχές της δεκαετίας του 1970 ο Hounsfield και οι συνεργάτες του δημιούργησαν μια τομή στον τομέα της Ακτινοδιαγνωστικής προτείνοντας τον σχηματισμό εγκαρσίων τομών ενώ μεχρι τότε λαμβάνονταν μόνο προβολικές εικόνες, δίνοντας έτσι λύση στο προβλημα της δισδιάστατης απεικόνισης τρισδιάστατων δομών

Ο αξονικός τομογράφος αποτελείται απο την ακτινολογική λυχνία,από τους κατευθυντήρες που διαμορφώνουν τη δέσμη ώστε να πέφτει πάνω στον ασθενή σε σχήμα βεντάλιας και ρυθμιζόμενου πάχους, από τους ανιχνευτές (αερίου ή στερεάς καταστάσεως) που ανιχνεύουν την ένταση της εξερχόμενης δέσμης των ακτίνων –Χ μετά τη διέλευση τους από το σώμα,τον μετετροπέα του αναλογικού σήματος σε ψηφιακό,τον Η/Υ και το σύστημα αποθήκευσης-παρουσιάσεως της εικόνας.Η λυχνία και οι ανιχνευτές περιστρέφονται μέσα στην κεφαλή (Gantry).Η τομή του επιπέδου κίνησεως και του σώματος ορίζει την τομή που θα απεικονισθεί.

Συλλογή δεδομένων εξέτασης

Από το απλό CT στο Helical CT

Τί είναι το Helical CT Το Helical CT είναι ένα σύστημα υπολογιστικής τομογραφίας (CT) στο οποίο η συνεχής περιστροφή του σωλήνα των ακτίνων X , χρησιμοποιώντας την τεχνολογία slip-ring ,μέσα στην κεφαλή (Gantry), σε συνδυασμό με ένα συνεχές κινούμενο κρεβάτι εξέτασης , δημιουργεί έναν μεγάλο αριθμό φετών που καλύπτουν έναν όγκο. Ο όρος είναι ισοδύναμος με το σπειροειδή ανιχνευτή CT (Spiral CT) . Οι ελικοειδείς ανιχνευτές CT ονομάζονται μονού τομέα (μονή φέτα, μονή σειρά ανιχνευτών), διπλού τομέα (διπλή φέτα, διπλή σειρά ανιχνευτών) ή multisection (multislice, multidetector, multirow) σύμφωνα με τον αριθμό σειρών διαθέσιμων ανιχνευτών.

Ελικοειδές Σκανάρισμα

Τομή της κεφαλής (gantry)

Ελικοειδές σκανάρισμα μονού τομέα

Multi-slice ελικοειδές σκανάρισμα

Ανιχνευτικά συστήματα 4 φετών

Νέες τεχνολογίες που εισήγαγε το Helical CT ► Slip – Ring ► Helical Pitch ► Ανιχνευτές multislice ► Cone-view reconstruction algorithm

Slip - Ring Η εναλλακτική λύση του συστήματος καλωδίων είναι το slip-ring. Σε ένα δαχτυλίδι ολίσθησης, οι ηλεκτρικές βούρτσες επιτρέπουν τις συνδέσεις μεταξύ των συνεχώς περιστρεφόμενων και των στάσιμων μερών. Η τεχνολογία Slip-ring επέτρεψε το σχέδιο του σύγχρονου ελικοειδή ανιχνευτή (Helical CT). Η κρίσιμη λειτουργία του slip-ring είναι να διαβιβαστούν κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας ώσε να ενεργοποιηθεί ο σωλήνας των ακτίνων X , μεταφέροντας συγχρόνως ψηφιακά στοιχεία υψηλής ταχύτητας (από το σύστημα αποκτήσης δεδομένων στους ανιχνευτές τρίτης γενεάς) και τα σήματα ελέγχου. Στα σύγχρονα συστήματα, η γεννήτρια είναι στην περιστρεφόμενη πλευρά tου slip-ring και το σύστημα μεταφέρει την ισχύ χαμηλότερης τάσης μέσω slip-ring μεγάλων διαμέτρων. Κατά συνέπεια, η εξωτερική εμφάνιση του gantry είναι συγκρίσιμη με αυτήν ενός συστήματος μη slip-ring.

Slip - Ring

Helical Pitch Το ποσοστό επιτραπέζιας μετατόπισης σχετικά με το παράλληλο πάχος της δέσμης της ακτίνας περιγράφεται από το Pitch.Το Pitch είναι ίσό με την επιτραπέζια μετατόπιση κατά τη διάρκεια μιας περιστροφής 360° που διαιρείται με το πάχος της δέσμης ακτίνων στο κέντρο του αντικειμένου. Όσο μεγαλύτερο το Pitch, τόσο μεγαλύτερη η αξονική κάλυψη ανά μονάδα χρόνου.

Helical Pitch σε CT μονου τομέα

Helical Pitch σε multi-slice CT

Pitchx και Pitchd

Ανιχνευτές multi-slice Οι σύγχρονοι σπειροειδείς ανιχνευτές CT καλούνται CT multidetector και είναι συνηθέστερα τεσσάρων - ή 16-φετών συστήματα. Οι ανιχνευτές CT με 32 και 64 ανιχνευτές είναι αυτήν την περίοδο οι “State Of The Art” ανιχνευτές και διατίθενται πιο σπάνια. Αυτά τα όργανα πρέπει να παρέχουν είτε γρηγορότερης ανίχνευσης είτε υψηλότερης ανάλυσης εικόνες. Χρησιμοποιώντας τα συστήματα ανιχνευτών 16-φετών ο ακτινολόγος μπορεί να αποκτήσει 32 φέτες εικόνας ανά δευτερόλεπτο.

Ανιχνευτές multi-slice

Σχεδιασμός των ανιχνευτών

Διαστάσεις ανιχνευτών

Ανιχνευτές 16 φετών

Πίνακας ανιχνευτών 16 φετών της Siemens

Cone-view reconstruction algorithm Η ελικοειδής λήψη δεδομένων παρουσιάζει μια περιπλοκή διαδικασία αναδημιουργίας εικόνας.Στον ελικοειδή τρόπο, το στοιχείο από μια περιστροφή 360° δεν αντιπροσωπεύει πλέον τις προβολές από μια σταθερή φέτα του αντικειμένου. Πράγματι, εάν αυτές οι προβολές αναδημιουργούνται απλά στην κανονική κατάσταση, παραδείγματος χάριν χρησιμοποιώντας έναν συμβατικό αλγόριθμο backprojection , η εικόνα θα περιέχει artifacts κινήσεων εάν το αντικείμενο είναι ανομοιογενές στην κατεύθυνση των φετών. Αυτό το πρόβλημα γίνεται σοβαρότερο με το αυξανόμενο Pitch.

Cone-view reconstruction algorithm

Διάφοροι τύποι αλγορίθμων

“State of the art” Helical CT

Aquilion 64 Χαρακτηρίζοντας τις πιό προηγμένες διαθέσιμες τεχνολογίες multislice CT, το Aquilion 64 στηρίζεται στον κβαντικό ανιχνευτή 64-σειρών Toshiba, τις ογκομετρικές ικανότητες απεικόνισης και τις προηγμένες εφαρμογές λογισμικού. Το Aquilion είναι το μόνο παγκοσμίως αληθινό ογκομετρικό σύστημα CT με 64 κανάλια ανιχνευτών,3-D αλγορίθμους για κώνο ακτίνων και αναδημιουργία όγκου. Στην καρδιά του Aquilion 64 βρίσκεται ο πολυ-ανιχνευτής 64 ανιχνευτών, ο οποίος παράγει μεγάλης ταχύτητας και υψηλής ευκρίνειας και ευκρίνειας απεικόνιση στη χαμηλότερη δόση. Ο κβαντικός ανιχνευτής επιτρέπει στον ανιχνευτή CT Aquilion να αποκτήσει 64 ταυτόχρονες φέτες 0,5 χιλ. με κάθε περιστροφή της κεφαλής ανά 400 χιλιοστά του δευτερολέπτου=>80mm/sec. Το αποτέλεσμα είναι ακριβής ισοτροπική απεικόνιση οποιασδήποτε περιοχής του σώματος κατά τη διάρκεια ενός κρατήματος της αναπνοής για διάστημα μικρότερο των δέκα δευτερολέπτων.

Coneview reconstruction Η κοντινότερη ομάδα σειρών ανιχνευτών χρησιμοποιείται για κάθε pixel. Με την πιό ακραία γωνία δέσμης ακτίνων που απαιτείται για την ανίχνευση 64 φετών,το Coneview επιτρέπει στα πιό γωνιακά στοιχεία να αναδημιουργηθούν ακριβώς για την παρουσίαση εικόνας.

Υψηλή ταχύτητα-Καινοτόμα αποτελέσματα ►Ο χρόνος περιστροφής του gantry (400msec) είναι σημαντικός σε πολλές κλινικές εφαρμογές. Οι καρδιακές μελέτες απεικόνισης είναι ίσως οι προφανέστερες εφαρμογές για το υψηλής ταχύτητας CT . ►Σύγκριση αναδημιουργίας κυκλικού τμήματος Οι μεταβλητοί χρόνοι περιστροφής, που συνδυάζονται με το ευφυές, προσαρμοστικό λογισμικό, αναδημιουργούν τα στοιχεία εικόνας που συλλέγονται από τουλάχιστον 5 καρδιακούς κύκλους, που καθιστούν την χρονική ανάλυση του Aquilion συγκρίσιμη με αυτή ενός ανιχνευτή δεσμών ηλεκτρονίων.

Αποδοτικότητα δόσεων ► Οι ανιχνευτές 64-ανιχνευτών κάνουν φυσικά την αποδοτικότερη χρήση των ακτίνων X από τα προηγούμενα συστήματα πολυ-ανιχνευτών ► Μείωση της υπερβολικής ακτινοβολίας Η επιπλέον ακτινοβολία,ως μέρος του συνολικού σχεδιαγράμματος, μειώνεται όσο ο αριθμός των φετών αυξάνεται.

Διαχείριση δόσεων ► Real EC: Ο εξατομικευμένος έλεγχος έκθεσης μειώνει τη δόση κατά 40% Με κάθε περιστροφή της κεφαλής, η Real EC ρυθμίζει το ρεύμα των σωλήνων, σύμφωνα με την ανατομία του ασθενούς και μειώνει τη δόση κρατώντας σταθερό το επίπεδο θορύβου.

Πλεονεκτήματα του Helical CT Αντίθετα από άλλες μεθόδους απεικόνισης, Η ανίχνευση Hellical-CT προσφέρει λεπτομερείς απόψεις πολλών τύπων ιστών, συμπεριλαμβανομένου πνεύμονες, κόκκαλα, μαλακοί ιστοί και αιμοφόρα αγγεία Η ανίχνευση Hellical- CT είναι ανώδυνη, μη επεμβατική και ακριβής. Η ανίχνευση Hellical - CT μπορεί να προσδιορίσει τις κανονικές και ανώμαλες δομές, που το κάνουν ένα χρήσιμο εργαλείο στον οδηγό ακτινοθεραπείας, βιοψίες και άλλες μικρο-επεμβατικές διαδικασίες. Το Hellical - CT έχει αποδειχθεί ότι είναι ένα οικονομικώς αποδοτικό εργαλείο απεικόνισης για ένα ευρύ φάσμα κλινικών προβλημάτων.

Πλεονεκτήματα έναντι του CT μίας φέτας

Λεπτότερες φέτες→καλύτερη ανάλυση

Λεπτότερες φέτες→καλύτερη 3-D απεικόνιση

Μικρότεροι χρόνοι→λιγότερα artifacts

Μειονεκτήματα του Helical CT Ειδική προσοχή λαμβάνεται κατά τη διάρκεια των εξετάσεων ακτίνων X για να εξασφαλιστεί μέγιστη ασφάλεια για τον ασθενή με την προστασία της κοιλίας και της λεκάνης με μια ποδιά μολύβδου, με εξαίρεση εκείνες τις εξετάσεις στις οποίες η κοιλία και η λεκάνη εξετάζονται. Οι γυναίκες πρέπει πάντα να ενημερώσουν το γιατρό ή τους τεχνικούς ακτίνων X εάν υπάρχει οποιαδήποτε πιθανότητα να είναι έγκυοι. Οι θηλάζουσες μητέρες πρέπει να περιμένουν 24 ώρες μετά από την έγχυση σκιαστικού πρίν επαναλαμβάνουν το θηλασμό. Ο κίνδυνος σοβαρής αλλεργικής αντίδρασης στο σκιαγραφικό υλικό που περιέχει ιώδιο είναι σπάνιος, και τα τμήματα ακτινολογίας είναι καλά εξοπλισμένα για να τον εξετάσουν.

Κλινικές εφαρμογές Παιδιατρική Καρδιολογία Πνευμονολογία Ογκολογία Αγγειογραφία Σχεδιασμό ακτινιθεραπείας (σε συνδυασμό με PET)

Αγγειογραφία με multi-slice CT

Γιατί το CT είναι καλύτερο από τους υπερήχους

Game over – Τέλος παρουσίασης Ευχαριστώ!!!